Finite Element Calculation of Clinching with Rigid Die of Three Steel Sheets

Abstract

The clinching joining of three steel sheets (DC06, DX53D, and H220PD type) was studied by utilization of the finite element method. Clinched joints were also prepared experimentally by joining the above-mentioned steels with the thickness of 0.8 mm (DC06 and DX53D) and 1.0 mm (H220PD). The experimental tool works as single stroke tool, while prepared joints have circular axisymmetric shape, and the rigid die has no flexible segments. Finite element calculations were carried out in ANSYS software under simplified-axisymmetric conditions. Metallographic sections were also prepared from experimentally developed joints to make possible to directly compare the results of simulated and experimental approach. The results of computational approach are discussed and compared to the experimental ones.

Методом конечных элементов рассчитано заклепочное соединение листов из трех сталей (типа DC06, DX53D и H220PD). Клепаные соединения были получены также экспериментально посредством соединения сталей DC06 и DX53D толщиной 0,8 мм и H220PD толщиной 1,0 мм. С помощью экспериментального приспособления, которое работает как однопроходное устройство, изготовлены соединения круглой и осесимметричной формы; штамп не содержит гибких элементов (жесткий штамп). Расчеты методом конечных элементов выполнены с помощью программы ANSYS при упрощенном осесимметричном режиме. Из полученных соединений были изготовлены металлографические шлифы для сравнения результатов моделирования с экспериментом. Представленные результаты вычислений обсуждаются и сравниваются с экспериментальными данными.